RU2624619C2 - Device for determining manganite concentration of rare-earth elements - Google Patents
Device for determining manganite concentration of rare-earth elements Download PDFInfo
- Publication number
- RU2624619C2 RU2624619C2 RU2015141433A RU2015141433A RU2624619C2 RU 2624619 C2 RU2624619 C2 RU 2624619C2 RU 2015141433 A RU2015141433 A RU 2015141433A RU 2015141433 A RU2015141433 A RU 2015141433A RU 2624619 C2 RU2624619 C2 RU 2624619C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concentration
- rare
- photodetector
- manganite
- earth elements
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Для определения концентрации соединений в твердой фазе существует несколько способов, основанных на различных физических процессах. Наиболее распространенным является рентгенофазовый анализ (РФА), осуществляемый с помощью рентгеновских дифрактометров. При таком способе концентрацию соединений, находящихся в исследуемом материале определяют по интенсивности рентгеновских лучей, отраженных от различных узлов кристаллических решеток этого материала в целом или его составляющих [1].To determine the concentration of compounds in the solid phase, there are several methods based on various physical processes. The most common is x-ray phase analysis (XRD), carried out using x-ray diffractometers. With this method, the concentration of compounds in the test material is determined by the intensity of x-rays reflected from various nodes of the crystal lattices of this material as a whole or its components [1].
Другим способом прямого определения концентрации соединений в твердой фазе является вторичная ионная масс-спектрометрия (ВИМС). При таком способе концентрацию соединений, находящихся в исследуемом материале определяют по интенсивности пиков в масс-спектрах, соответствующих элементам, входящим в эти соединения. Исследуемый материал в установках ВИМС распыляют в вакууме пучком ионов (чаще всего ионов инертных газов) и с помощью масс-спектрометра анализируют типы и концентрацию распыленных атомов, молекул или конгломератов [2].Another method for directly determining the concentration of compounds in the solid phase is secondary ion mass spectrometry (SIMS). With this method, the concentration of the compounds contained in the test material is determined by the intensity of the peaks in the mass spectra corresponding to the elements included in these compounds. The studied material in SIMS installations is sprayed in a vacuum with a beam of ions (most often inert gas ions) and the types and concentration of atomized atoms, molecules or conglomerates are analyzed using a mass spectrometer [2].
Следующим способом прямого определения концентрации соединений в твердой фазе является Оже электронная спектроскопия, основанная на эффекте, открытом в 1925 году французским ученым Оже. Эффект заключается в испускании электронов (помимо квантов) при переходах электронов с высоких электронных оболочек на более низкие в атоме. Поскольку каждому химическому элементу свойственна своя система электронных оболочек, то по распределению регистрируемых электронов по энергии с помощью энергоанализаторов, и по концентрации электронов, регистрируемых с помощью микроамперметров, определяют типы и концентрацию элементов в анализируемом материале [3].The next way to directly determine the concentration of compounds in the solid phase is Auger electron spectroscopy, based on the effect discovered in 1925 by the French scientist Auger. The effect is the emission of electrons (in addition to quanta) during the transition of electrons from high electron shells to lower ones in an atom. Since each chemical element has its own system of electron shells, the types and concentration of elements in the analyzed material are determined by the distribution of recorded electrons by energy using energy analyzers, and by the concentration of electrons recorded using microammeters [3].
Известен и широко применяется спектрофотометрический способ определения концентрации соединений в твердой фазе. Он заключается в помещении в жидкость данного соединения, измерении спектров пропускания как самой жидкости, так и раствора с этим соединением. По полученным значениям коэффициента пропускания на определенных длинах волн рассчитывается оптическая плотность, строится графическая зависимость оптической плотности от концентрации соединения. Затем по этой зависимости для конкретного вещества определяется значение концентрации по результатам измерения оптической плотности [4].Known and widely used spectrophotometric method for determining the concentration of compounds in the solid phase. It consists in placing a given compound in a liquid, measuring the transmission spectra of both the liquid itself and the solution with this compound. From the obtained values of the transmittance at certain wavelengths, the optical density is calculated, and a graphical dependence of the optical density on the concentration of the compound is built. Then, according to this dependence, for a particular substance, the concentration value is determined by the results of optical density measurements [4].
Для осуществления данного способа требуется спектрофотометр, включающий монохроматор, дифракционные решетки, источник света и фотоприемник на необходимый диапазон спектра, блоки питания источника света и фотоприемника, микроамперметр для измерений тока фотоприемника. Самым дорогостоящим элементом спектрофотометра является монохроматор.To implement this method, a spectrophotometer is required, including a monochromator, diffraction gratings, a light source and a photodetector for the required range of the spectrum, power supplies for the light source and photodetector, a microammeter for measuring the photodetector current. The most expensive element of a spectrophotometer is a monochromator.
Если синтезированное или природное соединение содержит несколько составляющих - смесь компонентов, то для определения концентрации каждой составляющей данным способом градуировку необходимо проводить по каждой составляющей на определенном спектральном участке или при определенной длине волны излучения. Затем, сопоставляя градуировки для каждой составляющей, определить их концентрацию. Данный способ выбран в качестве прототипа.If a synthesized or natural compound contains several components - a mixture of components, then to determine the concentration of each component in this way, calibration must be carried out for each component in a specific spectral region or at a specific radiation wavelength. Then, comparing the graduations for each component, determine their concentration. This method is selected as a prototype.
Спектры отражения манганитов редкоземельных элементов такие, что в области 500-600 нм регистрируется минимум коэффициента отражения (Фиг. 1), обусловленный полосой поглощения электронов (переходами Mn4+→Mn3+) при образовании твердых растворов типа LaMnO3, LaSrMnO3, LaCaMnO3 [5, 6]. Величина провала - значение коэффициента отражения является характеристикой концентрации соединений МРЭ. Поэтому, регистрируя значение коэффициента отражения в этой области, можно определить по градуировочной зависимости концентрацию МРЭ.The reflection spectra of manganites of rare-earth elements are such that in the region of 500-600 nm a minimum reflection coefficient is recorded (Fig. 1), due to the absorption band of electrons (transitions Mn 4+ → Mn 3+ ) during the formation of solid solutions of the type LaMnO 3 , LaSrMnO 3 , LaCaMnO 3 [5, 6]. The magnitude of the dip - the value of the reflection coefficient is a characteristic of the concentration of MRE compounds. Therefore, by recording the value of the reflection coefficient in this region, one can determine the concentration of MRE from the calibration curve.
В предлагаемом способе определения концентрации манганитов редкоземельных элементов (МРЭ), так же, как и в прототипе, используется источник света и фотоприемник на необходимый диапазон спектра, блоки питания источника света и фотоприемника, микровольтметр для измерений тока фотоприемника. В отличие от прототипа, вместо дорогостоящего монохроматора с дифракционными решетками, предназначенными для выделения излучения определенной длины волны с целью записи спектра, используется ртутная лампа с линейчатым спектром излучения и набор из трех стеклянных светофильтров, позволяющих вырезать (убрать) все линии излучения, кроме линии 546 нм. В таком наборе могут быть светофильтры ОС-11, ПС-7 и СЗС-21.In the proposed method for determining the concentration of manganites of rare-earth elements (MRE), as in the prototype, a light source and a photodetector for the required range of the spectrum, power supplies for the light source and photodetector, a microvoltmeter for measuring the photodetector current are used. Unlike the prototype, instead of an expensive monochromator with diffraction gratings designed to isolate radiation of a certain wavelength for the purpose of recording the spectrum, a mercury lamp with a linear emission spectrum and a set of three glass filters are used to cut (remove) all emission lines except line 546 nm Such a set may include OS-11, PS-7, and SZS-21 filters.
Целью изобретения является устройство, содержащее все перечисленные элементы схемы за исключением монохроматора. Схема устройства показана на Фиг. 2, работа которого заключается в том, что на ртутную лампу РЛ из блока питания БП-1 подается напряжение, излученный лампой свет в виде отдельных линий попадает на набор светофильтров СФ, состоящий из светофильтров ОС-11, ПС-7 и СЗС-21, в котором вырезаются все линии излучения, кроме линии 546 нм. Это излучение через фокусирующую линзу Л1 попадает на исследуемый образец О. Отраженный от образца пучок направляется на фокусирующую линзу Л2 и далее на фотоприемник в видимой области спектра типа ФЭУ-74, или ФЭУ-118, или ФЭУ-176, питание которого осуществляется с блока БП-2. Зарегистрированный микровольтметром MkV ток ФЭУ в виде падения напряжения на калибровочном сопротивлении пропорционален интенсивности пучка света с длиной волны 546 нм и коэффициенту отражения исследуемого образца МРЭ. По величине коэффициента отражения с использованием градуировочной зависимости определяется концентрация РЗЭ в исследуемом образце.The aim of the invention is a device containing all of the listed circuit elements with the exception of the monochromator. A diagram of the device is shown in FIG. 2, the operation of which is that a voltage is supplied to the RL mercury lamp from the BP-1 power supply, the light emitted by the lamp in separate lines falls on a set of SF filters, consisting of OS-11, PS-7 and SZS-21 filters, in which all emission lines are cut except for the 546 nm line. This radiation passes through the focusing lens L1 to the sample O. The beam reflected from the sample is directed to the focusing lens L2 and then to the photodetector in the visible spectral range of the type FEU-74, or FEU-118, or FEU-176, which is powered from the PSU -2. The PMT current detected by the MkV microvoltmeter in the form of a voltage drop across the calibration resistance is proportional to the intensity of a light beam with a wavelength of 546 nm and the reflection coefficient of the MRE sample under study. The value of the reflection coefficient using the calibration dependence determines the concentration of REE in the test sample.
Для получения зависимости концентрации соединений МРЭ от коэффициента отражения на длине волны 546 нм проводили экспериментальные исследования. Для этого в различных режимах синтеза (температура и время прогрева, концентрация ионов стронция) получали различную концентрацию редкоземельного элемента LaSrMnO3. Концентрацию LaSrMnO3 определяли методом РФА на рентгеновском дифрактометре Shimadzu XRD 6000, коэффициент отражения на длине волны 546 нм спектрофотометром Perkin Elmer Lambda 950. Строили зависимость коэффициента отражения на длине волны 546 нм от концентрации соединения LaSrMnO3, которая оказалась линейной (Фиг. 3). По этой зависимости, измеряя величину коэффициента отражения на длине волны 546, можно определить концентрацию МРЭ в различных порошках, керамиках или природных минералах.To obtain the dependence of the concentration of MRE compounds on the reflection coefficient at a wavelength of 546 nm, experimental studies were performed. For this, in various synthesis modes (temperature and heating time, concentration of strontium ions), various concentrations of the rare-earth element LaSrMnO 3 were obtained. The concentration of LaSrMnO 3 was determined by XRD on a Shimadzu XRD 6000 X-ray diffractometer, the reflection coefficient at a wavelength of 546 nm with a Perkin Elmer Lambda 950 spectrophotometer. The dependence of the reflection coefficient at a wavelength of 546 nm on the concentration of the LaSrMnO 3 compound, which turned out to be linear, was constructed (Fig. 3). According to this dependence, by measuring the value of the reflection coefficient at a wavelength of 546, one can determine the concentration of MRE in various powders, ceramics, or natural minerals.
Источники информацииInformation sources
1. Физические методы исследования неорганических веществ / Под ред. А.Б. Никольского. М.: Академия, 2006, 444 с.1. Physical methods for the study of inorganic substances / Ed. A.B. Nikolsky. M .: Academy, 2006, 444 p.
2. Михайлов M.М. Радиационное и космическое материаловедение. Издательство Томского университета, Томск, 2008, 440 с.2. Mikhailov M.M. Radiation and space materials science. Tomsk University Press, Tomsk, 2008, 440 p.
3. З. Марченко, М. Бальцежак. Методы спектрофотометрии в УФ и видимой областях в неорганическом анализе. Пер. с пол. А.В. Гармаша. Издательство: Бином Лаборатория знаний, 2009, 711 с.3. Z. Marchenko, M. Balcezak. Spectrophotometric methods in UV and visible regions in inorganic analysis. Per. with the floor. A.V. Garmash. Publisher: Binom Laboratory of Knowledge, 2009, 711 p.
4. Карлсон Т. Фотоэлектронная и оже-спектроскопия, пер. с англ., Л., 1981; Электронная и ионная спектроскопия твердых тел. / пер. с англ., под ред. В.И. Раховского, М., 1981. 435 с.4. Carlson T. Photoelectron and Auger spectroscopy, trans. from English., L., 1981; Electronic and ion spectroscopy of solids. / per. from English, ed. IN AND. Rakhovsky, M., 1981. 435 p.
5. G. Tang, Y. Yu, Y. Cao and W. Chen, The thermochromic properties of Lal-xSrxMnO3 compounds, Solar Energy Materials & Solar Cells, vol. 92, pp. 1298-1301, 2008.5. G. Tang, Y. Yu, Y. Cao and W. Chen, The thermochromic properties of Lal-xSrxMnO3 compounds, Solar Energy Materials & Solar Cells, vol. 92, pp. 1298-1301, 2008.
6. K. Takenaka, K. Iida, Y. Sawaki, S. Sugai, Y. Moritomo and A. Nakamura, Optical Reflectivity Spectra Measured on Cleaved Surfaces of Lal-xSrxMnO3: Evidence against Extremely Small Drude Weight, Journal of the Physical Society of Japan, vol. 68, pp. 1828-1831, 1999.6. K. Takenaka, K. Iida, Y. Sawaki, S. Sugai, Y. Moritomo and A. Nakamura, Optical Reflectivity Spectra Measured on Cleaved Surfaces of Lal-xSrxMnO 3 : Evidence against Extremely Small Drude Weight, Journal of the Physical Society of Japan, vol. 68, pp. 1828-1831, 1999.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015141433A RU2624619C2 (en) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | Device for determining manganite concentration of rare-earth elements |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015141433A RU2624619C2 (en) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | Device for determining manganite concentration of rare-earth elements |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2624619C2 true RU2624619C2 (en) | 2017-07-04 |
Family
ID=59312888
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015141433A RU2624619C2 (en) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | Device for determining manganite concentration of rare-earth elements |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2624619C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU544890A1 (en) * | 1974-05-15 | 1977-01-30 | Институт ядерной энергетики АН Белорусской ССР | Device for determining the concentration |
SU890158A1 (en) * | 1979-12-10 | 1981-12-15 | За витель I -% :.. 5EJH;yT f(A | Device for measuring solid suspended particle concentration |
SU1639746A1 (en) * | 1989-04-18 | 1991-04-07 | Кольский Филиал Специального Центра "Сибцветметпромсвязь" | Apparatus for separating colourful minerals |
SU1704038A1 (en) * | 1990-04-28 | 1992-01-07 | Институт Проблем Механики Ан Ссср | Device for measurement of refractive index gradient |
EA008016B1 (en) * | 2000-02-16 | 2007-02-27 | Гемоложикал Институт Оф Америка, Инк. | Systems, apparatuses and methods for diamond color measurement and analysis |
-
2015
- 2015-09-29 RU RU2015141433A patent/RU2624619C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU544890A1 (en) * | 1974-05-15 | 1977-01-30 | Институт ядерной энергетики АН Белорусской ССР | Device for determining the concentration |
SU890158A1 (en) * | 1979-12-10 | 1981-12-15 | За витель I -% :.. 5EJH;yT f(A | Device for measuring solid suspended particle concentration |
SU1639746A1 (en) * | 1989-04-18 | 1991-04-07 | Кольский Филиал Специального Центра "Сибцветметпромсвязь" | Apparatus for separating colourful minerals |
SU1704038A1 (en) * | 1990-04-28 | 1992-01-07 | Институт Проблем Механики Ан Ссср | Device for measurement of refractive index gradient |
EA008016B1 (en) * | 2000-02-16 | 2007-02-27 | Гемоложикал Институт Оф Америка, Инк. | Systems, apparatuses and methods for diamond color measurement and analysis |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Francini et al. | VUV-Vis optical characterization of Tetraphenyl-butadiene films on glass and specular reflector substrates from room to liquid Argon temperature | |
Bredice et al. | A new method for determination of self-absorption coefficients of emission lines in laser-induced breakdown spectroscopy experiments | |
Horňáčková et al. | Calibration-free laser induced breakdown spectroscopy as an alternative method for found meteorite fragments analysis | |
Monico et al. | Synchrotron-based X-ray spectromicroscopy and electron paramagnetic resonance spectroscopy to investigate the redox properties of lead chromate pigments under the effect of visible light | |
Hrdlička et al. | Sulfur determination in concrete samples using laser-induced breakdown spectroscopy and limestone standards | |
Veis et al. | Simultaneous vacuum UV and broadband UV–NIR plasma spectroscopy to improve the LIBS analysis of light elements | |
Cotte et al. | Coupling a wavelength dispersive spectrometer with a synchrotron-based X-ray microscope: A winning combination for micro-X-ray fluorescence and micro-XANES analyses of complex artistic materials | |
Rehan et al. | LIBS coupled with ICP/OES for the spectral analysis of betel leaves | |
Pues et al. | Luminescence and up-conversion of single crystalline Lu3Al5O12: Pr3+ | |
Den Hartog et al. | Radiative lifetimes and transition probabilities of neutral lanthanum | |
Aramendia et al. | The combination of Raman imaging and LIBS for quantification of original and degradation materials in Cultural Heritage | |
Shirvani-Mahdavi et al. | Quantitative analysis of soil calcium by laser-induced breakdown spectroscopy using addition and addition-internal standardizations | |
Alonso-Medina | Transition probabilities of 30 Pb II lines of the spectrum obtained by emission of a laser-produced plasma | |
RU2624619C2 (en) | Device for determining manganite concentration of rare-earth elements | |
Bano et al. | Microcontroller based spectrophotometer using compact disc as diffraction grid | |
Singh et al. | First commissioning results from high resolution vacuum ultraviolet beamline at Indus-1 synchrotron source | |
Sari et al. | Preliminary Study on Possibility Cl Detection in Soil by Means of The Unique Sub-target in a Transversely Excited Atmospheric Pressure (TEA) Carbon Dioxide (CO2) Laser Induced Breakdown Spectroscopy | |
Rust et al. | Fraunhofer effect atomic absorption spectrometry | |
Ghoreyshi et al. | A distinct approach to laser plasma spectroscopy through internal reference standard method with peak intensity-based self-absorption correction | |
Alonso-Medina | A spectroscopic study of laser-induced tin–lead plasma: Transition probabilities for spectral lines of Sn I | |
Kaminskii et al. | Cerussite, PbCO3–a new Stimulated Raman Scattering (SRS)‐active crystal with high‐order Stokes and anti‐Stokes lasing: On the 50th anniversary of the discovery of stimulated Raman scattering | |
Sherbini et al. | Diode laser absorption measurements at the Hα-transition in laser induced plasmas on different targets | |
DeRose et al. | Characterization of Standard Reference Material 2942, Ce-ion-doped glass, spectral correction standard for UV fluorescence | |
Langhals | A concept for molecular addressing by means of far-reaching electromagnetic interactions in the visible | |
Petrović et al. | Diagnostics of laser-induced plasma on carbon-based polymer material using atomic and molecular emission spectra |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180930 |